CN216159686U - 一种固定管板式三股流换热器 - Google Patents

Abstract

一种固定管板式三股流换热器，包括管箱、管束、壳体，该固定管板式三股流换热器为卧式固定管板换热器，其包括四个管箱，从左至右分别为管箱Ⅰ、管箱Ⅱ、管箱Ⅲ、管箱Ⅳ；所述管束的管板采用双管板结构，而管箱Ⅱ由管板Ⅰ和管板Ⅱ之间的筒节兼做，管箱Ⅲ由管板Ⅲ和管板Ⅳ之间的筒节兼做；并与管箱Ⅰ、管箱Ⅳ配合实现管程流体分配和收集；所述管束的换热管在管板上交错排布，换热管在轴向方向上长短交错。本实用新型可以实现一股流体与两股流体同时换热，与多台换热器并联技术方案相比，提高了壳体使用效率，降低壳体材料重量，节省设备投资；与缠绕管、板翅式换热器相比，本实用新型结构简单，易于实现工业化生产，制造难度低，设备可检维修。

Description

一种固定管板式三股流换热器

技术领域

本实用新型涉及换热器技术领域，具体指一种固定管板式三股流换热器。

背景技术

多股流换热器的作用是一股或多股流体加热或冷却另一股或几股流体，使得需要加热或冷却的流体达到要求的某一温度。由于它比两股流换热器网络具有节省投资的优点而在国防、石油化工、空分和深冷等领域得到愈来愈多的应用。较早的用于多股流热交换的换热器为板翅式换热器，板翅式换热器具有结构紧凑、传热效率高、全钎焊结构，杜绝泄漏可能性，可靠性高等优点。同时具有以下几个方面缺点：流道狭小，容易引起堵塞而增大压降；当换热器结垢以后，清洗比较困难，因此要求介质比较干净；若腐蚀而造成内部串漏，则很难修补；板片、封条和隔板采用钎焊工艺，对制造厂的制造能力和检测水平要求高；最大使用压力为8MPa，使用温度为150~-27℃。授权公告号为CN104359335A的实用新型专利公开了一种《新型多股流换热器》，主要由芯筒、外壳、换热管、垫条、封头、管板等组成，换热管布置在芯筒与外壳之间的空间内，按螺旋线形状逐层交替缠绕而成，相邻两层换热管的缠绕方向相反，两层换热管之间用金属垫条隔开，形成壳程流道。该换热器具有高效换热、结构紧凑、不易结垢、管束补偿性好、管内的操作压力高、可同时实现多股流的热交换等优点，同时存在结构复杂、制造和检修困难；换热管直径较小，易造成换热管堵塞；清洗困难，只能采用化学清洗；价格昂贵等问题。

实用新型内容

本实用新型提出一种结构简单、易于制造、检维修方便、换热管不易堵塞、可靠性高、价格便宜的固定管板式三股流换热器。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种固定管板式三股流换热器，包括管箱、管束、壳体，该固定管板式三股流换热器为卧式固定管板换热器，其包括四个管箱，从左至右分别为管箱Ⅰ、管箱Ⅱ、管箱Ⅲ、管箱Ⅳ；所述管束的管板采用双管板结构，而管箱Ⅱ由管板Ⅰ和管板Ⅱ之间的筒节兼做，管箱Ⅲ由管板Ⅲ和管板Ⅳ之间的筒节兼做；并与管箱Ⅰ、管箱Ⅳ配合实现管程流体分配和收集；所述管束的换热管在管板上交错排布，换热管在轴向方向上长短交错。

所述管箱Ⅰ与管箱Ⅲ互为配对管箱，管箱Ⅱ与管箱Ⅳ互为配对管箱。

在管板Ⅰ上布置的为走管程的介质a的换热管，在管板Ⅳ上布置的为走管程的介质b的换热管，在管板Ⅱ、管板Ⅲ上一排为走管程的介质a的管热管，一排为走管程的介质b的换热管。

所述管板I、管板Ⅳ上管口排间距为管板Ⅱ、管板Ⅲ上管口排间距的两倍。

所述管板Ⅰ、管板Ⅲ与奇数排换热管两端部连接，而管板Ⅱ、管板Ⅳ与偶数排换热管两端部连接。

所述管箱Ⅰ和管板Ⅰ之间，管箱Ⅳ和管板Ⅳ之间均通过可拆卸法兰连接。

换热管束的换热管端部与管板连接方式为强度焊加强度胀，非换热管端部与管板的连接方式为强度胀。

换热器是多管程或两壳程。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：与多台换热器并联相比，壳体利用率高，设备重量轻，节省设备投资。与板翅式换热器相比：本实用新型由于换热元件为换热管，换热器使用温度、使用压力不受限制；管箱与管板为法兰连接，换热器管侧结垢后，可拆卸管箱对换热管管内进行机械清洗；若发现设备内部有腐蚀串流，可以进行堵管处理，设备可维修性好。与缠绕管换热器和板翅式换热器相比，本实用新型制造难度与常规换热器相同，不需换热器制造厂家增加设备投资和开发新的生产工艺，制造成本低。

本实用新型可应用于电力、石化、环保、冶金等行业各种三股流体热交换场合。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的（一管程一壳程）结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的（两管程一壳程）结构示意图；

图3为本实用新型实施例2中管板Ⅰ布管示意图；

图4 为本实用新型实施例2中管板Ⅱ、管板Ⅲ布管示意图；

图5为本实用新型实施例2中管板Ⅳ布管示意图；

图中：1管箱Ⅰ；2管箱Ⅱ；3管束；4壳体；5管箱Ⅲ；6管箱Ⅳ；7鞍座；11管箱Ⅰ分程隔板；31管板Ⅰ；32管板Ⅱ；33换热管Ⅰ；34换热管Ⅱ ；35管板Ⅲ；36管板Ⅳ；61管箱Ⅳ分程隔板；T1介质a的管程进口；T3介质a的管程出口；T2介质b的管程进口；T4介质b的管程出口；S1壳程进口；S2壳程出口。

具体实施方式

下面通过实施案例进一步阐明本实用新型，但本实用新型并不限定于下面的实施案例。

实施例1，参照图1，本实施例以一管程一壳程三股流换热器为例。

一种固定管板式三股流换热器，该换热器设备形式为卧式固定管板换热器，包括管箱、管束、壳体、鞍座7，有管箱四个，从左至右分别为管箱Ⅰ1、管箱Ⅱ2、管箱Ⅲ5、管箱Ⅳ6；所述管束的管板采用双管板结构，而管箱Ⅱ2由管板Ⅰ31和管板Ⅱ32之间的筒节兼做，管箱Ⅲ5由管板Ⅲ35和管板Ⅳ36之间的筒节兼做；并与管箱Ⅰ1、管箱Ⅳ6配合实现管程流体分配和收集；所述管束的换热管在管板上交错排布，换热管在轴向方向上长短交错，实现一股流体与两股流体同时换热。本实施例中以两股介质a、b与一股介质c换热为例。介质a的管程进、出口T1、T3分别设置在管箱Ⅰ1、管箱Ⅲ5上，介质b的管程进、出口T2、T4分别设置在管箱Ⅳ6、管箱Ⅱ2上，管箱Ⅰ1和管箱Ⅳ6内不设分程隔板，管箱Ⅰ1与管箱Ⅲ5互为配对管箱，两者配合实现管程介质a的分配和收集；管箱Ⅱ2与管箱Ⅳ互为配对管箱，两者配合实现介质b的分配和收集。配对管箱相互配合实现管程流体分配和收集。壳体4的相对两端分设壳程进口S1、壳程出口S2，用于壳程介质c的分配和收集。

本实施例的换热管布管方式同实施例2。

一管程一壳程三股流换热器内的换热流程：介质a从管箱Ⅰ1上介质a的管程进口T1进入，均匀进入换热器每根换热管Ⅰ33，在管箱Ⅲ汇合后从管箱Ⅲ的介质a的管程出口T3流出；介质b从管箱Ⅳ上介质b的管程进口T2接管进入，均匀进入换热器每根换热管Ⅱ34，在管箱Ⅱ汇合后从管箱Ⅱ的介质b的管程出口T4流出；壳程介质由壳程进口S1进入壳体，在壳体中折流板的换热管间流动，之后从壳程出口S2流出换热器；管程介质与壳程介质的流动呈逆流，管程的介质a、b在流动过程中与壳程介质c完成热交换。

实施例2，参照图2，本实施例以两管程一壳程三股流换热器为例。

一种固定管板式三股流换热器，该换热器设备形式为卧式固定管板换热器，包括管箱、管束3、壳体4，鞍座7，管箱有四个，从左到右依次为管箱Ⅰ1、管箱Ⅱ2、管箱Ⅲ5、管箱Ⅳ6。所述管束的管板采用双管板结构，管板Ⅰ31、管板Ⅱ32之间的筒节兼做管箱Ⅱ2，管板Ⅲ35、管板Ⅳ36之间的筒节兼做管箱Ⅲ5；并与管箱Ⅰ1、管箱Ⅳ6配合实现管程流体分配和收集；所述管束的换热管在管板上交错排布，换热管在轴向方向上长短交错，实现一股壳程流体与两股管程流体同时换热。本实施例中以两股热的介质a、b与一股冷介质c换热为例，两股热介质a、b走管程，冷的介质c 走壳程。

介质a的管程进出口T1、T3设置在管箱Ⅰ1的上下端上，介质b的管程进出口T2、T4设置在管箱Ⅳ6的上下端上。管箱Ⅰ1中设置分程隔板11，实现介质a进、出口物流的分隔；管箱Ⅳ6设置分程隔板61，实现介质b进、出口物流的分隔。管箱Ⅰ1与管箱Ⅲ5互为配对管箱，两者配合实现管程介质a的分配和收集；管箱Ⅱ2与管箱Ⅳ6互为配对管箱，两者配合实现管程介质b的分配和收集。配对管箱相互配合实现管程流体分配和收集。壳体4的相对两端分设壳程进口S1、壳程出口S2，用于壳程介质c的分配和收集。

其中管束的安装方式如下：

如图3，在管板Ⅰ31上布置的为走管程的介质a的换热管Ⅰ33。

如图5，管板Ⅳ36上仅布置走介质b的换热管Ⅱ34；在管板Ⅰ31、管板Ⅳ36的投影圆内换热管Ⅰ33和换热管Ⅱ34交错排布置。

如图4，在管板Ⅱ32和管板Ⅲ35上换热管Ⅰ33和换热管Ⅱ34呈交错排布置：即一排为介质a的管热管Ⅰ33，一排为介质b的换热管Ⅱ34。

所述管板I31、管板Ⅳ36上管口排间距为管板Ⅱ32、管板Ⅲ35上管口排间距的两倍。

所述管板Ⅰ31、管板Ⅲ35与奇数排换热管两端部连接，而管板Ⅱ32、管板Ⅳ36与偶数排换热管两端部连接。

换热管在换热管长度方向上错落布置：管板Ⅰ31、管板Ⅲ35与换热管Ⅰ33两端部连接，管板Ⅱ32、管板Ⅳ36与换热管Ⅱ34两端部连接。

所述管箱Ⅰ1和管板Ⅰ31之间，管箱Ⅳ6和管板Ⅳ36之间均通过可拆卸法兰连接，换热器管内可进行机械清洗。

换热管束的换热管端部与管板连接方式为强度焊加强度胀，非换热管端部与管板的连接方式为强度胀。采用上述连接方式保障工艺介质无串漏实现密封。

三股介质a、b、c实现热交换的流程如下：介质a从管箱Ⅰ1上介质a的管程进口T1进入，均匀进入换热器上部每根换热管Ⅰ33，在管箱Ⅲ5汇合后均匀进入换热器下部每根换热管Ⅰ33，最后从管箱Ⅰ1上的介质a的管程出口T3流出；介质b从管箱Ⅳ6上介质b的管程进口T2进入，均匀进入换热器上部每根换热管Ⅱ34，在管箱Ⅱ2汇合后均匀进入换热器下部每根换热管Ⅱ34，最后从管箱Ⅳ6的介质b的管程出口T4流出；壳程介质由壳程进口S1进入壳体4，在壳程折流板的换热管间流动，之后从壳体出口S2流出换热器；管程介质与壳程介质的流动呈逆流，管程介质a、b在流动过程中与壳程介质c完成热交换。

实施例3，根据实施例1、2的结构，本实用新型可以扩展为多管程或两壳程三股流换热器。

本实用新型采用卧式固定管板换热器结构，当管壳程介质温度差较大时，为解决管壳程材质接触介质不同，产生不同热膨胀差问题，换热器壳体上可设置膨胀节，以保障设备的安全可靠性。当壳程流体流速较低，壳程成为传热控制侧时，本实用新型可采用两壳程结构，提高壳程传热系数。当管程流体流速较低，管程成为传热控制侧时，本实用新型可采用多管程结构，提高管程传热系数。

Claims (8)

1.一种固定管板式三股流换热器，包括管箱、管束、壳体，其特征在于，该固定管板式三股流换热器为卧式固定管板换热器，其包括四个管箱，从左至右分别为管箱Ⅰ(1)、管箱Ⅱ（2）、管箱Ⅲ(5)、管箱Ⅳ(6)；所述管束的管板采用双管板结构，而管箱Ⅱ（2）由管板Ⅰ（31）和管板Ⅱ（32）之间的筒节兼做，管箱Ⅲ(5)由管板Ⅲ（35）和管板Ⅳ（36）之间的筒节兼做；并与管箱Ⅰ(1)、管箱Ⅳ(6)配合实现管程流体分配和收集；所述管束的换热管在管板上交错排布，换热管在轴向方向上长短交错。

2.根据权利要求1所述的一种固定管板式三股流换热器，其特征在于，所述管箱Ⅰ（1）与管箱Ⅲ（5）互为配对管箱，管箱Ⅱ（2）与管箱Ⅳ（6）互为配对管箱。

3.根据权利要求1所述的一种固定管板新型三股流换热器，其特征在于，在管板Ⅰ（31）上布置的为走管程的介质a的换热管，在管板Ⅳ（36）上布置的为走管程的介质b的换热管，在管板Ⅱ（32）、管板Ⅲ（35）上一排为走管程的介质a的管热管，一排为走管程的介质b的换热管。

4.根据权利要求3所述的一种固定管板新型三股流换热器，其特征在于，所述管板I（31）、管板Ⅳ（36）上管口排间距为管板Ⅱ（32）、管板Ⅲ（35）上管口排间距的两倍。

5.根据权利要求3所述的一种固定管板式三股流换热器，其特征在于，所述管板Ⅰ（31）、管板Ⅲ（35）与奇数排换热管两端部连接，而管板Ⅱ（32）、管板Ⅳ（36）与偶数排换热管两端部连接。

6.根据权利要求1所述的一种固定管板式三股流换热器，其特征在于，所述管箱Ⅰ(1)和管板Ⅰ（31）之间，管箱Ⅳ(6)和管板Ⅳ(36)之间均通过可拆卸法兰连接。

7.根据权利要求1所述的一种固定管板式三股流换热器，其特征在于，换热管束的换热管端部与管板连接方式为强度焊加强度胀，非换热管端部与管板的连接方式为强度胀。

8.根据权利要求1所述的一种固定管板式三股流换热器，其特征在于，换热器是多管程或两壳程。

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